Antibióticos con nanopartículas, nuevos hallazgos

En un avance significativo, un equipo de investigación dirigido por Yan Su , profesor Art Krieg de Química, Artes y Ciencias, e Ingeniería Biomédica en la Escuela de Ingeniería McKelvey, ha restaurado el poder de los antibióticos fallidos al combinarlos con nanopartículas de dos caras, bloques de construcción ultrapequeños de materiales de menos de 100 nanómetros de diámetro.

Las nanopartículas mostraron una notable capacidad para debilitar las paredes celulares bacterianas, dejando a los gérmenes vulnerables a los ataques. "Las nanopartículas potenciaron los antibióticos", afirmó Yu. "Esta investigación podría indicar una nueva forma de revitalizar los antiguos fármacos antibacterianos".

El estudio se publicó en Nano Letters , revista de la Sociedad Química Americana. Fue coautorado por colegas de Yu de la Universidad de Indiana y la Universidad de Osaka (Japón).

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Yu y su equipo crearon nanopartículas con dos caras distintas. Llamadas nanopartículas Janus, en honor al dios romano de dos caras del principio y el fin, estas partículas duplican las posibilidades para los químicos. Una cara está recubierta de moléculas con carga positiva que ayudan a la nanopartícula a adherirse a la pared celular bacteriana. La otra cara está recubierta de moléculas hidrófobas (que repelen el agua) que provocan la ruptura de la pared celular. «Una sola nanopartícula Janus tiene dos impactos a la vez», afirmó Yu.

Una vez que la pared celular se ve comprometida, los antibióticos se infiltran con mucha más facilidad y, finalmente, eliminan los gérmenes, explicó Yu. El equipo descubrió que la combinación de nanopartículas de Janus y antibióticos eliminaba colonias de cepas resistentes a los fármacos de E. coli y A. baumannii (dos tipos de bacterias que representan un riesgo significativo para la salud humana) con mayor eficacia que los antibióticos solos. Una de las cepas de A. baumannii era una variedad resistente a los antibióticos recolectada en un hospital.

Se han utilizado otros tipos de nanopartículas para combatir bacterias y, en algunos casos, los gérmenes han demostrado la capacidad de desarrollar defensas contra amenazas a pequeña escala, explicó Yu.

Sin embargo, dado que las nanopartículas Janus atacan directamente la pared celular desde dos frentes, desarrollar cualquier tipo de resistencia probablemente sería un proceso lento y complejo, añadió. «Si las bacterias desarrollan algún tipo de resistencia, probablemente será a largo plazo».

En caso de que las bacterias desarrollaran defensas contra un tipo particular de nanopartícula de dos caras, los investigadores siempre podrían modificar las moléculas unidas a cada lado. «Las nanopartículas Janus son ajustables, lo cual constituye una gran ventaja», afirmó Yu.

En el futuro, Yu espera iniciar nuevas colaboraciones con investigadores de WashU, incluyendo a los de la Escuela de Ingeniería McKelvey y del Departamento de Medicina de WashU. Le gustaría trabajar con profesionales clínicos para probar las nanopartículas Janus en entornos hospitalarios, incluyendo posiblemente la cicatrización de heridas en pacientes. También le gustaría colaborar con investigadores en química e ingeniería para explorar nuevas opciones para personalizar las nanopartículas y fabricarlas en grandes cantidades para aplicaciones clínicas.

Yu solo lleva unos meses en WashU (empezó en julio), pero ya está entusiasmada con la posibilidad de establecer nuevos contactos. "WashU tiene muchísimos investigadores talentosos con los que trabajar y de los que aprender", dijo. "Este es el lugar ideal para impulsar la investigación de mi grupo".